ไมโครพลาสติก….ภัยมืดในทะเล

ชาญชัย คหาปนะ
ห้องปฏิบัติการทดสอบการสลายตัวทางชีวภาพของวัสดุ
ศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุ

บรรจุภัณฑ์พลาสติกหรืออุปกรณ์พลาสติกจัดเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญในการดำเนินชีวิตประจำวันตั้งแต่ตื่นจนถึงเข้านอน การผลิตพลาสติกจากทั่วโลกมีอัตราเติบโตเพิ่มขึ้นร้อยละ 8.6 ต่อปีอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่ปี 2493 ที่อัตราการผลิต 1.5 ล้านตันต่อปี เพิ่มเป็นมากกว่า 330 ล้านตันต่อปี ทำให้ในปัจจุบันมีพลาสติกที่ถูกผลิตขึ้นเป็นจำนวนถึง 9 พันล้านเมตริกตัน ซึ่งขณะนี้กำลังเป็นผลกระทบระยะยาวในระบบนิเวศน์ทั้งทางบกและทะเล

ในแต่ละปีขยะพลาสติกจากทั่วโลกมากกว่า 8 ล้านตันที่ถูกทิ้งลงมหาสมุทร มีเพียงร้อยละ 5 ที่เห็นเป็นชิ้นส่วนลอยในทะเล ส่วนที่เหลือนั้นจมอยู่ใต้มหาสมุทร ประเทศไทยติดอันดับ 6 ของโลกที่มีขยะพลาสติกมากที่สุดในทะเล จากที่ทราบกันดีว่าพลาสติกเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ยาก มีความคงสภาพสูง จึงส่งผลให้ขยะพลาสติกที่ตกค้างในทะเลใช้เวลาในการย่อยสลายอยู่ในช่วง 10 – 600 ปี ขึ้นอยู่กับประเภทของพลาสติก

ไมโครพลาสติก หมายถึง พลาสติกที่มีขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตร ซึ่งมาจากกระบวนการผลิตเม็ดพลาสติกขนาดเล็กโดยตรง เช่น เป็นองค์ประกอบในเครื่องสำอางที่เป็นเม็ดสครับ (microbeads) ใยเสื้อผ้า หรือในการผลิตอุตสาหกรรมพลาสติก ไมโครพลาสติกเหล่านี้สามารถแพร่กระจายสู่สิ่งแวดล้อมทางทะเลได้โดยการทิ้งของเสียโดยตรงจากบ้านเรือนสู่แหล่งน้ำและไหลสู่ทะเล เช่น กรณีของสครับที่ใช้ในโฟมล้างหน้า หรือเส้นใยจากผ้าใยสังเคราะห์จากการทิ้งน้ำซักผ้า เป็นต้น ส่วนอีกรูปแบบหนึ่ง มาจากพลาสติกที่ใช้อยู่ทั่วไป เกิดการฉีกขาดจากปัจจัยต่างๆ เช่น แสง ความชื้น พลังงานจากคลื่น หรือสิ่งมีชีวิตในทะเล จนเป็นเศษพลาสติกขนาดเล็กและตกค้างสะสมในสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุที่ไมโครพลาสติกมีขนาดเล็กมาก ยากต่อการเก็บและการกำจัด ประกอบกับมีคุณสมบัติที่คงสภาพย่อยสลายได้ยาก จึงง่ายที่จะปนเปื้อน แพร่กระจาย สะสม และตกค้างในสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ การทิ้งขยะพลาสติกขนาดใหญ่ เมื่อเวลาผ่านไปก็สามารถเกิดการย่อยสลาย มีการแตกหักเป็นอนุพันธ์ของไมโครพลาสติก ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้เช่นเดียวกัน

ในปัจจุบัน โลกตื่นตัวกับปัญหาและภัยอันตรายจากการแพร่กระจายของไมโครพลาสติกในทะเล ที่อาจส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศ ทั้งในกรณีเป็นตัวนำสารพิษเข้าสู่ห่วงโซ่อาหาร การเกิดผลกระทบต่อสุขภาพ และการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากมีรายงานถึงผลการสำรวจขยะที่ถูกทิ้งลงในทะเลทั้งในมหาสมุทรลึกไปจนถึงแผ่นน้ำแข็งทวีปอาร์กติกที่ส่วนใหญ่เป็นขยะพลาสติก มีความเสี่ยงสูงมากที่สัตว์น้ำกว่า 700 สายพันธุ์ในทะเลจะกินขยะพลาสติกและไมโครพลาสติกเหล่านั้นเข้าไป ยิ่งไปกว่านี้ มีรายงานการตรวจพบสารก่อมะเร็งปนเปื้อนอยู่ในไมโครพลาสติก อาทิ สารกลุ่มพอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) พอลิคลอริเนตไบฟีนิล (PCBs) ดีดีที (DDT) และไดออกซิน เป็นต้น สำหรับประเทศไทย ปิติพงษ์และคณะ (2559) ตรวจพบไมโครพลาสติกในหอยเสียบและหอยกระปุก ในลักษณะที่เป็นเส้นใยมากที่สุด คาดว่ามาจากอุปกรณ์การทำประมง เช่น อวน ตาข่าย เอ็น และเชือก ดังนั้น การที่เรารับประทานสัตว์น้ำที่มีการปนเปื้อนของไมโครพลาสติกเข้าไปก็อาจมีโอกาสที่จะได้รับสารที่ปนเปื้อนเข้าไปได้ แม้ว่ายังไม่มีรายงานทางวิชาการที่ยืนยันถึงไมโครพลาสติกที่ตกค้างในสัตว์น้ำก่อให้เกิดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์โดยตรงจากการได้รับผ่านทางห่วงโซ่อาหาร แต่จากผลการศึกษาที่กล่าวข้างต้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าได้มีการปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในสิ่งแวดล้อมทางทะเลและในสัตว์ทะเลของประเทศไทยแล้ว ดังนั้น ถึงเวลาที่เราต้องกำหนดมาตรการหรือตระหนักในการลดปัญหาเหล่านี้ อาทิ ลดปริมาณขยะทะเลจากแหล่งต่างๆ เช่น ชุมชนชายฝั่ง การประมง การท่องเที่ยว และกลุ่มวิสาหกิจเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เป็นต้น โดยมีการบังคับใช้กฎหมาย การส่งเสริมผู้ประกอบการในการผลิตวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และที่สำคัญ คือ การรณรงค์สร้างจิตสำนึกและปรับเปลี่ยนพฤติกรรมการใช้พลาสติกในชีวิตประจำวัน

ไมโครพลาสติกที่อยู่ภายในตัวของปลา

ที่มา:

PlasticsEurope Market Research Group (PEMRG) / Consultic Marketing & Industrieberatung GmbH

IUCN (International Union for Conservation of Nature). Marine Plastics. 2018.

Laura Parker. 2015. ‘Eight Million Tons of Plastic Dumped in Ocean Every Year’ เข้าถึงได้จาก http://news.nationalgeographic. com/news/2015/02/150212-ocean-debris-plastic-garbage-patches-science/

Katsnelson, K. 2015. New feature: microplastics present pollution puzzle. Proc Natl Acad Sci 112 (18): 5547–5549. Published online 2015 May 5. doi: 10.1073/pnas.1504135112

Rochman CM, Hoh E, Hentschel BT, Kaye S. Long-term field measurement of sorption of organic contaminants to five types of plastic pellets: Implications for plastic marine debris. Environ Sci Technol. 2013;47(3):1646–1654.

https://www.european-bioplastics.org/market/applications-sectors/

http://ecowatch.com/2016/06/03/microplastics-kill-baby-fish/

ปิติพงษ์ ธาระมนต์ และคณะ. (2559).การปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในหอยสองฝาบริเวณชายหาดเจ้าหลาวและชายหาดคุ้งวิมาน จังหวัดจันทบุรี.แก่นเกษตร 44 ฉบับพิเศษ 1.738-744.

การแยกขยะพลาสติก

ประเภทของขยะพลาสติก

วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อการจัดการขยะชุมชน

จุลินทรีย์ผู้สร้างและผู้ทำลายพลาสติก

นิตยาพร  สมภักดีย์
นักทดลองวิทยาศาสตร์บริการ
ห้องปฏิบัติการทดสอบการสลายตัวทางชีวภาพของวัสดุ
ศูนย์พัฒนาและวิเคราะห์สมบัติของวัสดุ

          ขยะพลาสติกจากการใช้งานด้านบรรจุภัณฑ์ เช่น ถุงใส่อาหาร ขวดเครื่องดื่ม กล่องโฟม จัดเป็นปัญหามลพิษสิ่งแวดล้อมที่สำคัญอันดับต้นๆของโลก เนื่องจากผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นพลาสติกที่ผลิตจากพอลิเมอร์สังเคราะห์จากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี มีปริมาณความต้องการใช้งานที่สูงมากแต่ระยะการใช้งานสั้น ก่อให้เกิดปัญหาปริมาณขยะพลาสติกล้นเมืองขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีความคงทนสูง เมื่อถูกทิ้งให้เป็นขยะจะต้องใช้เวลาในการสลายตัวตามธรรมชาติไม่ต่ำกว่า 20 ปีไปจนถึงมากกว่า 1,000 ปี

 

image001
ขยะในบ่อฝังกลบของไทย

          จุลินทรีย์…สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่เป็นประโยชน์ในการผลิตและถนอมอาหาร ตลอดจนการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ทั้งในอุตสาหกรรมอาหาร การแพทย์ การเกษตร เป็นต้น สำหรับด้านการอนุรักษ์และฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมที่เป็นปัญหาจากการดำเนินชีวิตประจำวันของมนุษย์ จุลินทรีย์จัดเป็นสิ่งมีชีวิตมหัศจรรย์ที่เป็นทั้งผู้สร้างและผู้ทำลายพลาสติก  กล่าวคือ นอกจากการสลายตัวของพลาสติกที่เกิดขึ้นได้โดยกิจกรรมของจุลินทรีย์ในธรรมชาติที่ต้องใช้ระยะเวลาที่ยาวนานแล้ว จุลินทรีย์บางชนิดสามารถที่จะผลิตพลาสติกที่มีคุณสมบัติพิเศษ คือ นำมาใช้ประโยชน์ได้เหมือนผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ผลิตจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี  แต่สลายตัวได้ง่ายในธรรมชาติ หรือที่เรียกกันว่า “พลาสติกชีวภาพ” ซึ่งในปัจจุบันพลาสติกชีวภาพที่นำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ได้แก่

          1. Polylactic acid (PLA) เป็นพลาสติกชีวภาพชนิดแรกที่มีงานวิจัยรองรับและได้รับความสนใจในเชิงพาณิชย์มากที่สุด ซึ่งมีส่วนแบ่งทางการตลาดมากถึงร้อยละ 54 โดยทั่วไป กระบวนการผลิต PLA เริ่มจาก การผลิตกรดแลคติกจากกิจกรรมของจุลินทรีย์กลุ่มแลคติกแอซิดแบคทีเรียในกระบวนการหมักวัตถุดิบธรรมชาติ อาทิ แป้งข้าวโพด แป้งมันสำปะหลัง เป็นต้น จากนั้น นำกรดแลคติกมาผ่านกระบวนการทางเคมี เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างให้เป็นสารใหม่ที่มีโครงสร้างทางเคมีเป็นวงแหวนเรียกว่า แลคไทด์ แล้วนำมากลั่นในระบบสุญญากาศเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างได้เป็นพอลิเมอร์ของแลคไทด์ ที่เป็นสายยาวขึ้น (Polymerization) เรียกว่า PLA ผลิตภัณฑ์จาก PLA มีหลากหลายชนิด อาทิ แก้วน้ำ กล่องบรรจุอาหาร ถุงใส่ของ เป็นต้น หลังสิ้นสุดการใช้งาน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ถูกย่อยสลายได้ง่ายด้วยจุลินทรีย์ในธรรมชาติ

PLA-1

Polylactic acid รูปแบบ pellets
(http://www.alibaba.com/product-detail)

PLA-2

ผลิตภัณฑ์จาก Polylactic acid
(http://www.nkrpackage.com/site/bioplastic.html)

 

         2. Polyhydroxyalkanoates (PHAs)  เป็นโพลิเมอร์ที่จุลินทรีย์ เช่น Ralstonia eutropha, Rhodobacter shaeroides, Pseudomas putida   สร้างขึ้นเพื่อเป็นแหล่งพลังงานสะสมในเซลล์ การสร้าง PHAs จะเกิดขึ้นเมื่อแหล่งอาหาร เช่น ไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสขาดแคลน ในขณะที่มีแหล่งคาร์บอนอื่นๆ อยู่มากเกินความจำเป็น การผลิต PHA เริ่มต้นจากการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่เหมาะสมต่อสะสม PHA เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์ตรวจดูที่เซลล์ของจุลินทรีย์จะเห็น PHAs เป็นแกรนูลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.2-0.5 ไมโครเมตร กระจายอยู่ทั่วไปในไซโทพลาซึม เมื่อสิ้นสุดการเพาะเลี้ยงจะนำเซลล์จุลินทรีย์มาสกัดและทำบริสุทธิ์ให้ได้ PHA  ปัจจุบันมีการนำพลาสติกชีวภาพในกลุ่ม PHA มาใช้ในการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์หลายชนิด เช่น แก้วน้ำ ฝาขวดน้ำ ฝาแก้ว รวมทั้งเป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีกลุ่ม Fire chemical และวัสดุเคลือบบรรจุภัณฑ์ เป็นต้น

PHA-2

PHAs ภายในเซลล์ของ Rhodobacter shaeroides
(http://www.biotechnologyforums.com/thread-2280.html)                        

PHA-7

ผลิตภัณฑ์จาก PHAs
(https://www.biooekonomie-bw.de/en/articles/news/bacteria-to-produce-bioplastics/)

 

          อย่างไรก็ตาม วัสดุใดๆในโลกต้องมีวันเสื่อมสลาย หรือเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นรูปแบบอื่น โดยอาศัยปัจจัยต่างๆ ทั้งปัจจัยที่ไม่มีชีวิต เช่น แสง ความร้อน ความชื้น ความเป็นกรด ด่าง เป็นต้น และปัจจัยที่มีชีวิต คือ จุลินทรีย์ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการ “ย่อยสลายทางชีวภาพ”

          การย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุทั่วไปหลังจากทิ้งไว้ตามที่ต่างๆ ทั้งบนดิน ในแหล่งน้ำ หรือในทะเล เมื่อได้รับแสง ความร้อน ความชื้น กรด ด่างในระยะเวลาหนึ่ง วัสดุเหล่านั้นจะมีการเสื่อมของโครงสร้างทางเคมี จากวัสดุที่มีขนาดใหญ่จะมีขนาดเล็กลงไปเรื่อยๆ และเมื่อมีขนาดเล็กกว่า  0.2 ไมโครเมตร จุลินทรีย์จะสามารถดูดซึมเข้าสู่เซลล์เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงานในการเจริญเติบโต ทั้งนี้ ถ้าเป็นการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน จะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย ในขณะที่การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน จะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และก๊าซมีเทน กลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม กล่าวได้ว่าการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์เป็นกระบวนการที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

 

เอกสารอ้างอิง

สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ. 2556. INNOVATION TREND: พลาสติกชีวภาพ. http://www.nia.or.th/innolinks/page.php.

ประดินันท์ เอี่ยมสะอาด. 2560. โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอตซ พลาสติกชีวภาพจากแบคทีเรีย. วารสารวิชาการพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. ปีที่ 27. ฉบับที่ 1. หน้า 147-158.

จตุพร วุฒิกนกกาญจน์และคณะฯ. 2556.  การพัฒนาบรรจุภัณฑ์ จากพลาสติกชีวภาพชนิด PLA. คณะพลังงานสิ่งแวดและวัสดุ. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
http://www.seem.kmutt.ac.th/research/pentec/interestingarticle.php.